Un nuovo banco di prova per il calcolo quantistico ad accesso aperto del Dipartimento dell'energia è pronto per il pubblico. Scienziati dell'Università dell'Indiana sono recentemente diventati il ​​primo team a iniziare a utilizzare il testbed utente aperto di Quantum Scientific Computing dei Sandia National Laboratories, o QSCOUT.

I computer quantistici sono destinati a diventare i principali motori tecnologici nei prossimi decenni. Ma per arrivarci, gli scienziati hanno bisogno di sperimentare macchine quantistiche che relativamente poche università o aziende hanno. Ora, gli scienziati possono utilizzare QSCOUT di Sandia per ricerche che potrebbero non essere possibili nelle loro istituzioni di origine, senza il costo o le restrizioni dell'utilizzo di un banco di prova commerciale.

"QSCOUT soddisfa un'esigenza della comunità quantistica fornendo agli utenti i controlli per studiare la macchina stessa, che non sono ancora disponibili nei sistemi di calcolo quantistico commerciali. Salva anche teorici e scienziati dal problema di costruire le proprie macchine. Speriamo di acquisire nuove conoscenze sulle prestazioni e sull'architettura quantistiche, nonché di risolvere problemi che richiedono il calcolo quantistico, ", ha affermato Susan Clark, il fisico di Sandia e leader di QSCOUT.

Ha detto che il nuovo banco di prova è una macchina rara in tre modi:primo, come libero, banco di prova ad accesso aperto; secondo, come uno realizzato con la tecnologia degli ioni intrappolati; e terzo, come una piattaforma che offre agli utenti una quantità non comune di controllo sulla loro ricerca.

Lo scorso mese, Sandia ha iniziato a eseguire il primo esperimento utente del banco di prova per gli scienziati dell'Università dell'Indiana. Ricercatori dell'IBM, Laboratorio nazionale di Oak Ridge, l'Università del New Mexico e l'Università della California, Berkeley, sono stati anche selezionati per iniziare presto gli esperimenti. I loro progetti vanno dalla sperimentazione di tecniche di benchmarking allo sviluppo di algoritmi che un giorno potrebbero risolvere problemi di chimica troppo complessi per i normali computer.

Sandia sollecita proposte

Ora, Sandia si sta preparando per ulteriori proposte di ricerca. Chiunque può presentare una proposta per utilizzare QSCOUT, e il tempo di calcolo è gratuito grazie ai finanziamenti del DOE Office of Science, Programma di ricerca informatica scientifica avanzata. Il prossimo gruppo di progetti dovrebbe essere selezionato in primavera.

Oltre a fornire un'eccezionale opportunità di ricerca, QSCOUT ha un design raro per un banco di prova. La maggior parte dei banchi di prova commerciali utilizza una tecnologia chiamata circuiti superconduttori. Tali macchine devono essere mantenute a temperature ultrabasse, rendendoli costosi da costruire e far funzionare. Ma il banco di prova di Sandia usa invece quella che viene chiamata una trappola ionica. Ciò significa che il banco di prova di Sandia può funzionare a temperature più calde. Gli ioni intrappolati producono anche segnali più chiari rispetto ai circuiti e trattengono le informazioni più a lungo, consentendo agli scienziati di eseguire diversi tipi di esperimenti e confrontare le due piattaforme.

Gli ioni intrappolati sono trattenuti all'interno di QSCOUT in una cosiddetta "trappola su un chip, " un appartamento, dispositivo a forma di farfallino, circa 2 cm (0,8 pollici) di lunghezza, sovrapposto a un chip semiconduttore. Tre atomi elettricamente carichi dell'elemento itterbio sono sospesi in posizione da onde radio e un campo elettrico sopra un canale sottilissimo che scorre lungo il centro del dispositivo. I laser codificano le informazioni in ogni ione come qubit, paragonabile a un bit in un computer convenzionale, per eseguire calcoli.

Sandia prevede di espandere il sistema da tre a 32 qubit nei prossimi tre anni in modo che gli scienziati possano eseguire test più sofisticati.

QSCOUT risiede presso la Microsystems Engineering di Sandia, Scienza, e Applicazioni complesse, che produce anche microelettronica per le scorte nucleari della nazione.